energía nuclear y calentamiento global: una perspectiva basada en

MEXICO
ENERGÍA NUCLEAR Y CALENTAMIENTO
GLOBAL: UNA PERSPECTIVA BASADA EN
RIESGOS
ESPECIALIDAD: Ingeniería Nuclear
M.C. Juan Arellano Gómez
Fecha de ingreso: 24 de mayo de 2007
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
CONTENIDO
Página
Resumen ejecutivo
1 Introducción
2 Efecto invernadero y calentamiento global
3 Emisiones mundiales de CO2 por el uso de combustibles
fósiles
4 Emisiones de CO2 que se evitan por el uso de la energía
nuclear
5 Riesgo de centrales nucleoeléctricas y otras fuentes de
energía
6 Consecuencias del calentamiento global
7 Conclusiones
Referencias
Especialidad: Ingeniería Nuclear
3
4
5
8
13
17
27
32
34
2
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
RESUMEN EJECUTIVO
La actividad humana ha incrementado los gases de invernadero en la atmósfera. Conforme las
concentraciones de estos gases se elevan, también aumenta la temperatura de la superficie del
planeta, provocando su calentamiento global. Los efectos de este calentamiento son muy
diversos y aún no se conocen totalmente, pero ciertamente éstos incluyen: calentamiento de los
océanos e incremento de su nivel, mayor número de incendios devastadores, sequías más
prolongadas, inundaciones, colapso de las plataformas de hielo, afectación de la flora y fauna,
etc. Obviamente, estos efectos representan riesgos mayores para muchos sectores del planeta.
En este trabajo se ponen en perspectiva los riesgos del calentamiento global y se muestra cómo
el uso de la energía nuclear, la que prácticamente no emite gases de invernadero, puede
contribuir a reducir este calentamiento sin incrementar, de otras formas, el riesgo al público.
Se muestran estadísticas mundiales de emisión de gases de invernadero por el uso de
combustibles fósiles y se presentan las predicciones al 2100 de dichas emisiones para diferentes
escenarios económicos, sociales y energéticos. También, se muestran las emisiones que
actualmente se evitan por el uso de la energía nuclear y los potenciales ahorros por su uso
futuro (bajo diversos escenarios). Finalmente, se compara el riesgo de la energía nuclear con el
de otras fuentes de energía.
Palabras clave: Energía Nuclear, Calentamiento Global, Riesgo, Gases de Invernadero
Especialidad: Ingeniería Nuclear
3
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
1.
INTRODUCCIÓN.
El calentamiento global, seguramente resultante del incremento en la concentración de gases de
invernadero (GI) en la atmósfera, es un asunto que actualmente preocupa a nivel mundial. La
principal fuente de GI, especialmente de dióxido de carbono (CO2), son los combustibles fósiles
que se queman en el sector energético para generar electricidad, operar fábricas, transporte y
climatizar hogares. A partir de la Revolución Industrial, la actividad humana ha ocasionado que
las concentraciones de CO2 se incrementen y, hacia finales del presente siglo, éstas podrían
duplicarse. Los expertos en clima coinciden en que el incremento en la concentración de los GI
podría en los próximos cien años resultar catastrófica; temperaturas extremas, aumento del
nivel de los océanos, violentas tormentas, sequías devastadoras y la propagación de
enfermedades, son algunos de los efectos del calentamiento global que ya se hacen presentes.
Durante este siglo se incrementará fuertemente la demanda de energía especialmente en los
países en desarrollo. Así, la humanidad enfrenta un futuro de cambio radical ya sea en la forma
de producir y utilizar la energía o bien en la salud de nuestro planeta.
En este contexto, al prácticamente no emitir GI, la energía nuclear contribuye hoy en día a
evitar la descarga a la atmósfera de importantes cantidades de estos gases y seguramente
jugará un papel clave en las futuras estrategias para reducir las emisiones; actualmente provee
un sexto de la electricidad mundial y es, junto con la hidroelectricidad, la mayor fuente de
energía “libre de carbón” en uso. Aunque su imagen fue seriamente dañada por el accidente de
Chernobyl, factores como su enorme potencial energético, sus ventajas ambientales, su
excelente record de seguridad, su cada día mejor desempeño operativo y su costo competitivo,
hacen de la energía nuclear una opción energética que puede ayudar no solo a cubrir las
importantes necesidades futuras de energía, sino también a estabilizar las emisiones de GI y de
otros contaminantes a la atmósfera, disminuyendo de esta forma los riesgos asociados al
calentamiento global.
El objetivo de este trabajo es poner en perspectiva los riesgos del calentamiento global y
mostrar como la energía nuclear puede, al evitar emisiones de GI, contribuir a reducir estos
riesgos; obviamente, sin incrementar de otras formas el riesgo al público. Para lograr esto, en la
sección 2 se presentan algunos conceptos acerca del efecto invernadero y el calentamiento
global. En la sección 3 se muestran estadísticas de las emisiones pasadas y presentes de uno de
los principales GI, el dióxido de carbono. La sección 4 presenta a la energía nuclear como una
fuente de energía que no emite GI y las emisiones que se han evitado y las que podrían evitarse
con su uso. La sección 5 analiza y pone en perspectiva los diversos riesgos e impactos
ambientales de las diferentes fuentes de energía. Finalmente, la sección 6 presenta algunas
consecuencias del calentamiento global.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
4
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
2.
EFECTO INVERNADERO Y CALENTAMIENTO GLOBAL.
El “efecto invernadero” es el proceso natural mediante el cual “la atmósfera calienta el planeta”.
De la radiación solar (onda corta) que alcanza la atmósfera, una parte es reflejada al espacio,
pero otra buena cantidad penetra la atmósfera y alcanza la superficie de la Tierra; ahí, la
mayoría de esta radiación es absorbida y calienta la superficie. A su vez, la superficie terrestre
emite calor (onda larga rango infrarrojo), del cual una gran parte se absorbe en la atmósfera
calentándola; parte de esta energía eventualmente regresa a la superficie. La atmósfera es
capaz de absorber esta energía porque varios de sus componentes tales como el vapor de agua,
el dióxido de carbono, el metano, etc. tienen frecuencias moleculares vibratorias en el rango
espectral de la radiación terrestre emitida. Estos gases, llamados de invernadero, absorben y
reemiten la radiación de onda larga, devolviéndola a la superficie terrestre y causando un
aumento de temperatura; a este fenómeno que se le denomina efecto invernadero. Se ha
determinado que, en ausencia de atmósfera (sin efecto invernadero), la temperatura promedio
de la superficie terrestre sería alrededor de -18 OC, en tanto que la existencia de la atmósfera y
el efecto invernadero hacen que la temperatura promedio de la superficie sea de 15 OC.
Obviamente esta diferencia de aproximadamente 32 OC tienen gran valor para la vida en nuestro
planeta.
Los principales GI son el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y el ozono. Otros GI
incluyen al óxido nitroso, clorofluorocarbonos (CFC), etc.
La intensidad del efecto invernadero depende principalmente de la concentración de los GI en la
atmósfera. A partir de la Revolución Industrial, la actividad humana ha incrementado la
concentración de estos gases en la atmósfera, observándose también un aumento en la
temperatura global del planeta. ¿Está esto relacionado? En 1988 la United Nations Environment
Program (UNEP) y la World Meteorological Organization (WMO) establecieron un panel
conformado por reconocidos científicos para analizar la evidencia; este panel, conocido como el
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), concluyó en su tercer reporte que, tan sólo
en el siglo pasado, la temperatura global de la superficie se ha incrementado en 0.6 OC [IPCC,
2001]. También, el IPCC coincide en que el calentamiento ha sido causado principalmente por
aquellas actividades humanas que emiten GI a la atmósfera. En su más reciente informe, el IPCC
reafirma que el incremento total de temperatura desde el período 1850-1899 hasta el 20012005 es 0.76 OC [IPCC, 2007]. Reportes de la NASA Goddard Institute for Space Studies
[HANSEN, 2005] indican que el calentamiento global es actualmente de 0.6 OC en las últimas
tres décadas y 0.8 OC en los últimos cien años. La Figura 1 muestra la temperatura global del
planeta a partir de 1880 [HANSEN, 2005], en tanto que la Figura 2 muestra la concentración en
el último milenio de tres de los principales GI [IPCC, 2001]; claramente, la tendencia de la
concentración de estos gases es a incrementarse a partir de la Revolución Industrial; la Tabla 1,
la cual se construyó con datos de la referencia [IPCC, 2007], detalla este hecho.
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5
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Promedio Anual
Promedio de 5 años
Nota: Las barras indican el
error estimado
Figura 1. Variación anual promedio de la temperatura global de la superficie (°C) con
respecto al promedio registrado en el período 1951-1980 [HANSEN, 2005].
Figura 2. Concentraciones atmosféricas globales de tres gases de invernadero [IPCC,
2001].
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Tabla 1. Incremento de los gases de invernadero desde 1750 al 2005
CONCENTRACIÓN
% DE
EN LA ATMÓSFERA
GAS
COMENTARIOS
INCREMENTO
Año
2005
1750
La fuente principal del incremento
de las emisiones antropogénicas de
CO2 a la atmósfera a partir la época
~280
~379
~35%
pre-industrial es el quemado de
CO2
ppm
ppm
(99 ppm)
combustibles fósiles. El resto se
debe principalmente a cambios en el
uso del suelo.
Es muy probable que el incremento
observado se deba a actividades
~715
~1774
~148%
antropogénicas, principalmente el
CH4
ppb
ppb
(1059 ppb)
uso de combustibles fósiles y la
agricultura.
Una
tercera
parte
de
estas
~270
~319
~18%
emisiones
son
antropogénicas
N2O
ppb
ppb
(49 ppb)
(principalmente
debidas
a
la
agricultura).
Nota: Construida con datos de la referencia [IPCC, 2007]
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7
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
3.
EMISIONES MUNDIALES DE CO2 POR EL USO DE COMBUSTIBLES
FÓSILES.
3.1
Emisiones actuales.
Una de las grandes fuentes antropogénicas de GI, principalmente de dióxido de carbono, son los
combustibles fósiles que se utilizan en el sector energético [IAEA, 2000]. Actualmente en
Estados Unidos de América (EUA), más de dos tercios de estas emisiones se asocian a
actividades relacionadas con la producción de electricidad y el transporte [EIA, 2004]. Al ser el
CO2 uno de los GI más abundantes en la atmósfera, el sector energía se encuentra en el centro
del debate del cambio climático.
Las Figura 3 muestra las emisiones mundiales totales anuales (período 1980-2004) de CO2 por
el uso de combustibles fósiles [EIA, 2004]; de ella puede observarse que las emisiones globales
se han incrementado de 18,333.26 millones de toneladas métricas emitidas en el año 1980,
hasta 27,043.57 millones de toneladas métricas emitidas en el año 2004; esto significa que en el
2004 la emisión mundial fue de aproximadamente 857 toneladas métricas (Tm) por segundo.
México emitió 231.43 millones de toneladas métricas en 1980 y 385.46 millones de toneladas
métricas en 2004.
EMISION MUNDIAL DE CO2 POR EL USO DE COMBUSTIBLES FÓSILES
27,500
Millones de Toneladas Métricas de CO2
25,000
22,500
20,000
17,500
15,000
12,500
10,000
7,500
5,000
2,500
0
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
AÑO
TOTAL MUNDIAL
NORTEAMERICA
EUROPA
ASIA Y OCEANÍA
EUROASIA
CENTRO Y SUDAMÉRICA
ORIENTE MEDIO
ÁFRICA
Figura 3
La Figura 4 muestra las emisiones mundiales per capita de CO2 (totales y agrupadas por región)
desde 1980 hasta el 2004 [EIA, 2004]. En este periodo, las emisiones per capita mundiales de
CO2 se han mantenido alrededor de 4 Tm por año. Claramente, Norteamérica es la región que
mayor emisión per capita tiene (alrededor de 16 Tm por año); México se ha mantenido
alrededor de las 3.5 Tm per capita por año.
De acuerdo con la Tabla 2, actualmente los países de la Organization for Economic Cooperation
and Development (OECD) reportan mayores emisiones que los países no miembros de dicha
organización; sin embargo se proyecta que esta tendencia cambiará alrededor del año 2010
[EIA, 2006].
Especialidad: Ingeniería Nuclear
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Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
EMISION MUNDIAL DE CO2 PER CAPITA POR EL USO DE
COMBUSTIBLES FÓSILES
18.00
16.00
Toneladas Métricas de CO2
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
AÑO
TOTAL
NORTEAMÉRICA
EURASIA
EUROPA
ORIENTE MEDIO
CENTRO Y SUDAMÉRICA
ASIA Y OCEANÍA
ÁFRICA
Figura 4.
3.2
Emisiones futuras.
La demanda energética se incrementará dramáticamente durante el presente siglo,
especialmente en los países en desarrollo, en los cuales típicamente el crecimiento demográfico
es más rápido, y en los que actualmente unos 1.6 billones (millardos) de habitantes no tienen
acceso a los servicios modernos relacionados al uso de la energía [IAEA, 2000].
Las predicciones de la Energy Information Administration (EIA) vertidas en el International
Energy Outlook 2006 [EIA, 2006] indican que el consumo mundial de energía se incrementará
en 71% en el periodo 2003-2030, siendo los combustibles fósiles los principales proveedores de
esta energía, con el petróleo como la fuente de energía dominante. De acuerdo con este
documento, la participación de la energía nuclear se mantiene en alrededor del 5-6% hasta el
2030.
Con respecto a la electricidad, se espera que la demanda se duplique para el 2030; la mayor
parte de esta demanda ocurrirá en países no miembros de la OECD, donde el uso de la
electricidad se incrementa en un 3.9 % por año del 2003 al 2030 (en la naciones de la OECD el
incremento es 1.5% por año). Se proyecta que todas las fuentes de generación eléctrica
crecerán. El carbón y el gas natural permanecerán como los combustibles más importantes para
generar electricidad en el período [EIA, 2006].
El consumo de electricidad generada mediante la energía nuclear se incrementa a nivel mundial
de 2,523 billones (millardos) de kW-hr en 2003 a 3,299 billones de kW-hr en 2030. Precios más
altos de los combustibles fósiles y la preocupación acerca de la continuidad de su suministro
harán que se mejoren las posibilidades para la energía nuclear; se espera que varios países
construyan nuevas centrales nucleares, incrementándose la capacidad nuclear instalada de 361
GW (gigawatts) en 2003 a 438 GW en 2030 [EIA, 2006].
Especialidad: Ingeniería Nuclear
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Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Tabla 2. Emisiones Mundiales de Dióxido de Carbono por Región (1990-2030)
(Millones de Toneladas Métricas)
Cambio Anual
Histórico
Proyecciones
Porcentual
Promedio
1990- 2003Región
1990
2003
2010
2015
2020
2025
2030
2003
2030
OECD
11,378
13,150
14,249
15,020
15,709
16,545
17,496
1.1
1.1
Norteamérica
5,753
6,797
7,505
7,997
8,513
9,096
9,735
1.3
1.3
Europa
4,089
4,264
4,474
4,632
4,741
4,909
5,123
0.3
0.7
Asia
1,536
2,090
2,269
2,390
2,455
2,540
2,638
2.4
0.9
No-OECD
9,846
11,878
16,113
18,643
21,039
23,500
26,180
1.5
3.0
4,193
2,725
3,113
3,444
3,758
4,047
4,352
-3.3
1.7
3,626
6,072
9,079
10,753
12,407
14,113
15,984
4.0
3.6
Oriente Medio
704
1,182
1,463
1,647
1,811
1,987
2,177
4.1
2.3
África
649
893
1,188
1,363
1,477
1,593
1,733
2.5
2.5
Centro
y
Sudamérica
673
1,006
1,270
1,436
1,586
1,758
1,933
3.1
2.4
21,223
25,028
30,362
33,663
36,748
40,045
43,676
1.3
2.1
Europa
Eurasia
y
Asia
Total
Mundial
Fuente: 1990 y 2003: Energy Information Adminstration (EIA), Internacional Energy Annual 2003 (MayoJulio 2005), sitio web www.eia.doe.gov/iea/. 2010-2030: EIA System for the Analysis of Global Energy
Markets (2006).
En el Capítulo 7 de la referencia [EIA, 2006], se presentan los registros desde el año 1980 hasta
el 2003 de las emisiones mundiales de CO2 por tipo de combustible relacionadas con el sector
energía. También, se hacen predicciones de las emisiones hasta el año 2030. La Figura 5
muestra esta información; cabe aclarar que en esta figura un billón equivale a un millardo (109).
En el escenario considerado para la proyección, las emisiones mundiales de CO2 debidas al
consumo de combustibles fósiles crecen a una tasa promedio de 2.1% por año del 2003 al 2030.
Las emisiones esperadas en el año 2030 son de aproximadamente 43,676 millones de toneladas
métricas. A partir del 2003 y hasta el 2030 el incremento en las emisiones por la combustión de
los productos del petróleo es de 5,028 millones de toneladas métricas, por la del carbón 8,801
millones de toneladas métricas, y por la de gas natural 4,804 millones de toneladas métricas. En
ausencia de restricciones para su utilización, se proyecta que el uso del carbón crecerá casi a la
misma tasa que la del gas natural, a partir de los niveles de consumo del año 2003 (en Btu) que
son prácticamente idénticos; sin embargo, el incremento en las emisiones de CO2 por el uso del
carbón es mayor que por el uso del gas natural [EIA, 2006].
Debido a los altos precios del petróleo pronosticados para el 2025, su consumo decrecerá y las
emisiones relacionadas crecerán a una tasa de 1.5% por año; este valor se encuentra por
debajo de las tasa de crecimiento de emisiones esperadas para el gas natural y el carbón; como
resultado, la combustión del carbón sobrepasará a la del petróleo como la mayor fuente de
emisiones de CO2 a partir de aproximadamente el año 2015 (ver Figura 5).
La Tabla 2 presenta las emisiones mundiales de CO2 por región para el periodo 1990-2030 [EIA,
2006]. Como puede observarse, se espera que la tasa anual promedio de incremento de las
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10
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
emisiones entre los años 2003 y 2030 sea 2.1%. También, de acuerdo con las predicciones, los
países de la OECD tendrían menores tasas de incremento en las emisiones debido a que sus
economías tienden a crecer más lentamente que las de los países en desarrollo.
EMISIONES GLOBALES DE CO2 POR TIPO DE COMBUSTIBLE (1980-2030)
50
BILLONES DE TONELADAS MÉTRICAS
45
TOTAL
40
35
30
25
20
CARBÓN
15
PETRÓLEO
10
GAS NATURAL
5
0
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
AÑO
Figura 5 [EIA, 2006]
Un panorama a más largo plazo de las futuras necesidades de energía lo proporciona el IPCC
Special Report on Emission Scenarios (SRES)1 [IPCC, 2000]. Este reporte presenta un conjunto
de cuarenta escenarios desarrollados para predicción de emisiones de GI. Los escenarios reflejan
una amplia gama de posibilidades futuras sobre: crecimiento de la población y desarrollo
económico, prioridades ambientales, avances tecnológicos y cooperación internacional sobre el
uso global de la energía. La Tabla 3 presenta un resumen de los mencionados escenarios. Las
predicciones para los diferentes escenarios señalan que la demanda global de energía se
incrementará entre 1.7 y 3.7 veces entre 2000 y 2050, debido principalmente al incremento de
la población y al deseo de los países en desarrollo por mejorar sus niveles de vida. En cuanto a
electricidad se refiere, la demanda crece casi 8 veces en los escenarios de alto crecimiento
económico y más del doble en los escenarios más conservadores al final de dicho período [IPCC,
2000] y [IAEA, 2000].
La referencia [IPCC, 2001] muestra los resultados de algunos modelos que han sido
desarrollados para realizar proyecciones de las concentraciones de GI y del clima hasta el año
2100. Estos modelos se basan en los ya mencionados escenarios de emisiones SRES/IPCC
[IPCC, 2000]. Las predicciones indican que el factor determinante de la concentración de CO2 en
la atmósfera durante el presente siglo será el uso de combustibles fósiles. Para el año 2100 los
modelos proyectan concentraciones atmosféricas de CO2 que van desde 540 hasta 970 ppm para
los diferentes escenarios SRES (aproximadamente 90 a 250% por encima de la concentración de
1
Los escenarios IPCC/SRES se agrupan en cuatro grandes familias (A1, A2, B1 y B2) cada una
representando un conjunto coherente y diferente de condiciones demográficas, sociales, económicas,
tecnológicas y ambientales. Los objetivos económicos predominan en los escenarios tipo “A”, mientras que
los ambientales predominan en los escenarios tipo “B”. La variante “1” hace énfasis en políticas globales,
mientras que la variante “2” implica políticas de tipo regional. La Tabla 3 presenta un resumen de los
mencionados escenarios. De estas cuatro grandes familias se derivan la totalidad de los escenarios.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
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Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
280 ppm que existía en el año 1750). Con esto, la temperatura global promedio de la superficie
se incrementa en todos los escenarios IPCC/SRES; hacia finales del presente siglo este
incremento podría ser desde 1.4 hasta 5.9 OC (dependiendo del escenario).
Tabla 3. Escenarios Básicos IPCC SRES [IPCC, 2001]
ESCENARIO SRES
DESCRIPCIÓN
A1
Rápido crecimiento económico; la población global tiene un pico de
crecimiento a mitad del siglo y después declina; rápida introducción de
nuevas y más eficientes tecnologías. Convergencia entre regiones en los
temas de mayor importancia; mayor interacción cultural y social entre
regiones; reducción substancial en la diferencia del ingreso per-capita entre
regiones.
A1FI:
Uso intensivo de los combustibles fósiles
A1T:
Énfasis en tecnologías no-fósiles
A1B:
Balance entre todas fuentes de energía
Mundo muy heterogéneo. Domina la auto-confianza y preservación de
identidades locales. Aumento continuo de la población. El crecimiento
económico es esencialmente regional; el crecimiento económico per-capita y
el cambio tecnológico más fragmentados y lentos que en otros escenarios.
Mundo convergente; la población global tiene un pico de crecimiento a mitad
del siglo y después declina, pero con rápido cambio en las estructuras
económicas hacia una economía de información y servicio, con reducciones en
la intensidad de lo material y la introducción de tecnologías limpias y
eficientes en el uso de recursos. El énfasis es hacia soluciones globales en lo
económico, social y sustentabilidad ambiental, incluyendo mayor equidad,
pero sin iniciativas climáticas adicionales.
Describe un mundo en el cual el énfasis es buscar soluciones locales en
cuanto a lo económico, social y sustentabilidad ambiental. Un mundo con
continuo incremento en la población mundial (pero a menor ritmo que A2);
niveles intermedios de desarrollo económico; cambio tecnológico menos
rápido pero más diverso que B1 y A1.
A2
B1
B2
En cuanto al nivel de los océanos, se proyecta que éste podría elevarse desde 0.09 hasta 0.88
metros entre 1990 y 2100.
El IPCC previene que, aún cuando las emisiones de GI cesen de incrementarse hacia fines del
siglo, el calentamiento global continuaría por un cierto tiempo como resultado de las emisiones
ya realizadas. Esto porque el dióxido de carbono permanece en la atmósfera por un siglo o más
antes de que la naturaleza disponga de él. Si las emisiones de GI continúan creciendo, los
expertos predicen que la concentración de CO2 en la atmósfera podría incrementarse, para
principios del siguiente siglo, a más de tres veces la que existía antes de la Revolución
Industrial, resultando esto en dramáticos cambios de clima, mismos que la humanidad tendrá
que afrontar con una gran cantidad de población en riesgo.
Por tanto, resulta necesario realizar enormes esfuerzos para reducir y limitar las emisiones
futuras de GI ocasionadas por el sector energético, de lo contrario, el esperado incremento
global en la producción y uso de energía bien podría desestabilizar el clima global [IAEA, 2000].
En un esfuerzo por reducir la posibilidad de que ocurra un cambio climático global severo, varios
países industrializados han adoptado el compromiso de reducir sus emisiones de GI bajo el
protocolo negociado y acordado en Kyoto (Japón) en 1997. Este protocolo es una extensión de la
United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) acordada en 1992 en Río
de Janeiro, Brasil. Mediante el protocolo de Kyoto, varios países industrializados se han
comprometido a reducir sus emisiones colectivas durante 2008-2012 a, al menos, 5.2% por
debajo de los niveles que había en 1990 [IAEA, 2000].
En este contexto, al prácticamente no emitir GI, la energía nuclear podría jugar un papel muy
importante en las futuras estrategias para reducirlos, como se demuestra a continuación.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
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Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
4.
EMISIONES DE CO2 QUE SE EVITAN POR EL USO DE LA ENERGÍA
NUCLEAR.
4.1
La energía nuclear no emite GI.
La energía nuclear contribuye actualmente de manera muy importante a cubrir las necesidades
mundiales de electricidad [IAEA, 2000]. Existen alrededor de 435 reactores nucleares
comerciales operando en treinta países, con una capacidad instalada de casi 370,000 MWe.
Estos proporcionan el 16% de la electricidad mundial (como carga base) y su eficiencia se
incrementa cada día más. La nucleoelectricidad ha acumulado más de 12,400 años-reactor de
experiencia. Adicionalmente, 56 países operan un total de 284 reactores de investigación y 220
reactores propulsan barcos y submarinos alrededor del mundo. Otros treinta reactores para
generar electricidad están siendo construidos, equivalentes al 6% de la capacidad existente y
sesenta más están planeados, con capacidad equivalente al 18% de la actual [WNA, 2007].
La nucleoelectricidad es considerada actualmente como una importante fuente de energía libre
de carbón [DEUTCH, 2006]. Este hecho se refleja en la Figura 6, la cual muestra las emisiones
totales de GI para las cadenas completas de generación eléctrica utilizando lignito, carbón,
petróleo, gas natural, solar fotovoltaico, hidroelectricidad, biomasa, viento y energía nuclear
[SPADARO, 2000]. El cálculo de emisiones incluye los seis GI incluidos en el Protocolo de Kyoto
convertidos a “gramos de carbón equivalente por kilowatt-hora” (gCeq/kWh) utilizando los
valores de “potencial de calentamiento global” calculados por el IPCC [IPCC, 2001], [EPA, 2002].
Las estimaciones de la Figura 6 fueron desarrolladas en seis reuniones de expertos (Advisory
Groups Meetings) realizadas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) entre
1994 y 1998. En la misma figura, las emisiones de GI en el punto donde se genera la
electricidad (stack) se muestran en la porción azul de la barra, en tanto que la porción gris
representa las emisiones de todas las otras etapas de la cadena de generación eléctrica (ej.
minería, preparación y transporte del combustible, construcción y desmantelamiento de la
planta, manufactura de equipos, etc.). Claramente se observa que la energía nuclear, el viento,
la biomasa y la hidroelectricidad tienen las más bajas emisiones en el total de la cadena.
Los resultados del OIEA de la Figura 6, se refuerzan con los obtenidos en la investigación de la
European Commission on External Costs of Electric Generation [EC, 2003] que concluyen que la
energía nuclear, la eólica y la biomasa tienen bajo impacto en cuanto a emisión de GI [ROGNER,
2003].
4.2
Emisiones de GI que actualmente evita la energía nuclear.
Como se ha mencionado, la energía nuclear genera aproximadamente el 16% de la electricidad
mundial, pero ¿Qué cantidad de GI se deja de emitir actualmente a la atmósfera por el uso de la
nucleoelectricidad? En este sentido, en el año 2003 se publicó un trabajo en el que se cuantifica
el impacto actual y futuro de la energía nuclear sobre las emisiones de GI [ROGNER, 2003]. Para
cuantificar el impacto actual se utiliza el año 2000 como referencia y la información reportada en
el World Energy Outlook 2002. El enfoque de cálculo consiste en suponer que en ese año no
existen centrales nucleoeléctricas, pero su contribución real se sustituye proporcionalmente con
Especialidad: Ingeniería Nuclear
13
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
carbón, petróleo, gas y otras energías renovables (excepto hidroelectricidad2). La Tabla 4
muestra los resultados de ese trabajo. El primer renglón desglosa la generación eléctrica total y
la contribución de cada una de las fuentes. El segundo renglón muestra el carbón emitido por
esa electricidad generada. El tercer renglón (intensidad en carbón) se calcula simplemente
dividiendo el segundo entre el primer renglón. El cuarto renglón muestra la mezcla postulada si
no existiera la nucleoelectricidad. El quinto renglón calcula, usando la intensidad en carbón del
tercer renglón, las nuevas emisiones. Finalmente el sexto renglón es la diferencia entre el quinto
y segundo renglones. El total de emisiones de carbón que evitó en el 2002 el uso de la energía
nuclear es aproximadamente 622 millones de toneladas métricas de carbón equivalente (lo que
equivale a aproximadamente 2280 millones de toneladas métricas de CO2). En el año 2006 el
uso a nivel mundial de la nucleoelectricidad evitó la emisión de aproximadamente 2600 millones
de toneladas métricas de CO2 a la atmósfera. Esto representa aproximadamente un tercio del
CO2 que se emite por la generación eléctrica. Dado que la generación eléctrica representa
alrededor del 30% de las emisiones antropogénicas de CO2, las emisiones globales hubieran sido
10% mayores sin la energía nuclear. En México las dos unidades de la Central Laguna Verde
evitaron ese mismo año la emisión de alrededor de 10 millones de toneladas métricas de CO2
[WNA1, 2007].
LIGNITE
1990s Technology (high)
1990s Technology (low )
2005-20 Technology
217
COAL
1990s Technology (high)
1990s Technology (low )
216
2005-20 Technology
181
OIL
215
1990s Technology (high)
1990s Technology (low )
195
2005-20 Technology
121
28
NATURAL GAS
1990s Technology (high)
157
21
99
1990s Technology (low )
16
2005-20 Technology
90
SOLAR PV
1990s Technology (high)
76.4
1990s Technology (low )
27.3
2010-20 Technology
8.2
HYDROELECTRIC
Reservoir (theoretical Brazil)
64.6
Reservoir (high value, Germany)
6.3
Reservoir (Canada)
4.4
Run-of-River Reservoir (Sw iss) 1.1
BIOMASS
16.6
high
low
8.4
WIND
13.1
25% Capacity;heavy
Inland; <10% capacity; Sw iss
9.8
7.6
Inland; 10% capacity; Belgium
Coast; 35% capacity; Belgium
2.5
Coast; 30% capacity; UK
2.5
NUCLEAR
5.7
high
2.5
low
0
50
100
150
359
247
7
14
11
278
79
48
25
31
24
31
Stack emissions
Other chain steps
200
Referencia: Spadaro, et. al. IAEA [SPADARO, 2000]
250
300
350
gCeq/kW
Figura 6. Emisiones totales de gases de invernadero para varias cadenas de
generación eléctrica
De acuerdo a lo reportado por el OIEA en la referencia [IAEA, 2000], anualmente la energía
nuclear evita emisiones de GI equivalentes al 8% de las emisiones totales globales ocasionadas
por los combustibles fósiles; esto equivale a 0.6 Billones (millardos) de Toneladas de Carbón
que, de no existir la energía nuclear hubieran sido emitidas. El Nuclear Energy Institute (NEI)
reporta que las 435 centrales nucleares que actualmente operan en el mundo evitaron en 2005
la emisión de más de 2 billones (millardos) de toneladas métricas de CO2 [NEI, 2007].
2
El uso de la hidroelectricidad es más restringido que otras fuentes de generación eléctrica, especialmente
en los países desarrollados que son los principales usuarios de la energía nuclear, por lo que el cálculo
asume que la hidroelectricidad no podría expandirse tanto.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
14
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Tabla 4. Emisiones mundiales de carbón
WEO 2002 y de una mezcla hipotética
distribuida proporcionalmente entre el
renovables (excepto hidroeléctricas). Ref.
Generación Eléctrica
IEA (TWh)
Emisiones de Carbón
por la Generación
Eléctrica IEA (MtC)
Carbón
Petróleo
Gas
Nuclear
Hidro
Otros
Renovables
TOTAL
5,989
1,241
2,676
2,586
2,650
249
15,391
1,712
271
461
0
0
0
2,444
0.218
0.172
0
0
0
0.159
1,557
3,357
0
2,650
312
15,391
339
578
0
0
0
3,065
0
0
622
Intensidad en Carbón
0.286
(MtC/TWh)
Mezcla eléctrica
postulada sin Nuclear
7,514
(TWh)
Emisiones de Carbón
por la mezcla
postulada (MtC)
por la generación eléctrica con base en el
con la contribución de la energía nuclear
carbón, petróleo, gas y otras energías
[ROGNER, 2003]
2,148
Emisiones de carbón
que se evitaron por el
436
69
117
uso de la Energía
Nuclear (MtC)
MtC: Millones de toneladas métricas de carbón equivalente
Sustituir una planta carboeléctrica con una nucleoeléctrica, ambas con capacidad de 1000 MWe y
80% de factor de planta, evitaría emisiones en el stack en un rango aproximado de 1.3-2.2
millones de toneladas métricas de carbón equivalente anualmente (dependiendo de la calidad
del carbón que se use como combustible y de la tecnología de la carboeléctrica que se
reemplace). Si se considera un tiempo de vida de la planta de 40 años, las emisiones totales que
evitaría esta sustitución serían del orden de 50-90 millones de toneladas métricas de carbón
equivalente. Sustituir una central de gas natural con una nucleoeléctrica (también de 1000
MWe) evitaría emisiones de GI entre 0.6 y 1.0 millones de toneladas métricas de carbón
equivalente por año y de 24-40 millones de toneladas métricas de carbón equivalente en sus
cuarenta años de vida [IAEA, 2000].
En el 2006 las centrales nucleares de los EUA evitaron la emisión a la atmósfera de 681.2
millones de toneladas métricas de CO2; el total acumulado de emisiones evitadas de CO2 en el
período 1995-2005 es de 7.3 billones (millardos) de toneladas [NEI, 2007].
4.3
Futuras emisiones que evitaría la energía nuclear.
Para poder estimar las futuras emisiones de carbón que evitaría el uso de la energía nuclear se
requiere contar con escenarios que reflejen cuál sería la participación futura de cada una de las
fuentes de generación eléctrica y también, cuáles serían los avances tecnológicos en materia de
reducciones de emisiones de cada una de esas opciones de generación. En ese sentido, los
escenarios IPCC/SRES podrían considerarse como el estado del arte en escenarios energéticos
de largo plazo [IPCC, 2000].
La mayoría de los escenarios SRES modelados indican un incremento importante en el uso futuro
de la energía nuclear. Treinta y cinco de los cuarenta escenarios reportan en sus resultados la
necesidad explícita de la energía nuclear (no únicamente de tecnologías libres de carbón);
dependiendo del escenario, para el año 2050 podrían requerirse desde 350 GWe (los actuales)
hasta más de 5000 GWe (la mediana es más de 1500 GWe) generados por centrales
nucleoeléctricas. Los incrementos proyectados requerirían adicionar 50-150 GWe por año de
Especialidad: Ingeniería Nuclear
15
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
capacidad nuclear del 2020 al 2050 [IAEA, 2000]. Es importante aclarar que, aunque los
escenarios SRES no fueron explícitamente diseñados para explorar ninguna opción energética en
particular, su objetivo de minimizar los costos totales en el largo plazo conduce a requerir
expansiones futuras de la energía nuclear [ROGNER, 2003].
La referencia [ROGNER, 2003] calcula el ahorro en emisiones de carbón por el uso de la energía
nuclear para los cuatro escenarios SRES de referencia. Los resultados (ver Figura 7) indican que
en todos los escenarios se esperan ahorros en razón del incremento correspondiente en el uso
de la energía nuclear. Los escenarios SRES buscan minimizar los costos del sistema total de
energía mirando a los próximos 100 años, por lo que le dan mucha importancia al agotamiento
futuro de los combustibles fósiles de bajo costo y dan mayor peso que el que les dan los actuales
mercados desregulados de energía a inversiones con tasas de retorno a largo plazo; esto hace
posible que la energía nuclear aparezca como opción en muchos de los escenarios. La figura 7
muestra también los ahorros acumulados de emisiones. Es conveniente hacer notar que, desde
el punto del cambio climático, es necesario analizar los valores acumulados (Figura 7b), ya que
el tiempo de vida de algunos GI es grande (ej. el tiempo de vida promedio del CO2 en la
atmósfera es de más de cien años).
En este sentido el Massachusetts Institute of Technology realizó en 2003 el estudio The Future of
Nuclear Power, el cual analiza lo que se requeriría para continuar con la opción nuclear. El
estudio describe un escenario en el que la generación por medios nucleares podría triplicarse a
un millón de MWe en el año 2050, evitando de esta forma emisiones globales entre 0.8 y 1.8
Billones (millardos) de toneladas de carbón por año, dependiendo de si las plantas que se
sustituyen con nucleoeléctricas son de gas o de carbón. A esta escala, la energía nuclear podría
contribuir significativamente a la estabilización de emisiones de GI, lo cual requiere que
aproximadamente 7 billones (millardos) de toneladas de carbón sean evitadas anualmente hacia
el año 2050 [DEUTCH, 2006].
MtC
por
año
GtC
7 (a)
7 (b)
Figura 7. Emisiones de carbón que se evitarían con el uso de la energía nuclear para
los cuatro escenarios IPCC/SRES de referencia; (a) anualmente, (b) acumuladas. Ref.
[ROGNER, 2003]
Especialidad: Ingeniería Nuclear
16
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
5.
RIESGO DE CENTRALES NUCLEOELÉCTRICAS Y OTRAS FUENTES DE
ENERGÍA.
No obstante que la energía nuclear proporciona una sexta parte de la electricidad mundial y de
que es una fuente prácticamente libre de emisiones de carbón, ha estado frecuentemente en el
centro de debates, principalmente propiciados por los accidentes de Three Mile Island (TMI,
1979) y Chernobyl (1986). La explosión de Chernobyl ocurrió debido a errores humanos al
operar un reactor fundamentalmente mal diseñado que no hubiera podido ser licenciado en el
mundo occidental. El accidente causó daños a personas y medio ambiente (31 muertes
inmediatas por exposición a la radiación y porciones del medio ambiente contaminado en Rusia,
Bielorrusia y Ucrania). La Organización Mundial de la Salud (WHO, por sus siglas en inglés),
utilizando un grupo de reconocidos expertos mundiales, ha realizado estudios exhaustivos de los
efectos a la salud ocasionados por el accidente de Chernobyl; estos estudios van más allá de las
31 muertes inmediatas que se han reportado [WHO, 2005]. El estudio indica que, de los
aproximadamente 4,000 a 5,000 casos de cáncer de tiroides en niños y jóvenes en Bielorrusia,
la Federación Rusa y Ucrania que se atribuyen al accidente, prácticamente todos fueron
exitosamente tratados. Muchos de estos casos podrían inclusive haber sido evitados con la
pronta ingestión de iodo estable (ioduro de potasio).
En cuanto al número de muertes que podrán atribuirse al accidente se estima será 4,000; este
número incluye a unos 50 trabajadores que murieron de síndrome de radiación aguda y nueve
niños que han muerto de cáncer de tiroides. Se esperan alrededor de 3,940 muertes por cáncer
inducido por la radiación y leucemia entre los 200,000 trabajadores que atendieron la
emergencia (1986-1987), los 116,000 evacuados y los 270,000 residentes de las áreas más
contaminadas. Las muertes estimadas podrían ocurrir durante el tiempo de vida de las
aproximadamente 600,000 personas consideradas [WHO, 2005], [WHO, 2006].
Desafortunadamente, ha habido mucha confusión sobre el impacto real del accidente debido a
que, desde que éste ocurrió, miles de personas en las áreas afectadas han muerto de causas
naturales; las excesivas expectativas de problemas de salud y una tendencia a atribuir todos los
problemas a la exposición a la radiación han conducido a los residentes locales a pensar que las
fatalidades relacionadas con Chernobyl son mucho más altas de lo que realmente han sido.
Es importante recalcar que el reactor de Chernobyl no tenía estructura de contención, un
sistema fundamental de seguridad requerido en los reactores del mundo occidental. Cálculos
post-accidente señalan que si hubiese existido esa estructura de contención, la explosión habría
sido confinada y por lo tanto también los materiales radiactivos, en cuyo caso no se hubieran
producido los daños que hoy conocemos [RHODES, 2000].
En contraste, en el caso del accidente de TMI, el cual no lastimó a nadie, aunque el núcleo del
reactor se fundió en gran parte, las potenciales liberaciones fueron confinadas dentro de la
misma instalación, gracias a los sistemas de seguridad con que cuentan los diseños occidentales
de reactores y que son ahora estándares mundiales. Reactores con las deficiencias del de
Chernobyl han sido cerrados o bien mejorados y no serán vueltos a construir jamás.
Una de las
más fuerte
representa
orientadas
principales acciones resultantes del accidente de Chernobyl fue un enfoque todavía
hacia la seguridad que el que ya se tenía en la industria nuclear. Aunque Chernobyl
una situación excepcional, la industria aprendió muchas lecciones, particularmente
hacia el papel del factor humano en la operación de las centrales. Así, desde el
Especialidad: Ingeniería Nuclear
17
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
accidente, la respuesta de la industria ha fructificado en una continua mejora de la seguridad y
funcionamiento de las centrales.
Los hallazgos del estudio de la WHO [WHO, 2005] ayudan a entender las verdaderas
consecuencias del accidente de Chernobyl y contribuyen a nuestro objetivo de poner este
singular evento en perspectiva con respecto a los que ocurren con otras fuentes de energía. Por
ejemplo, los accidentes en las minas de carbón ocasionan cientos de muertes cada año y
generalmente no tienen gran difusión. Otro ejemplo; el mayor impacto a la salud por el uso de
los combustibles fósiles proviene de la contaminación del aire. Estudios del WHO estiman que la
contaminación (bajo techo y externa) relacionada con la energía causa casi tres millones de
muertes cada año [IAEA, 1997], [WNA2, 2007]. Estos fuertes efectos sobrepasan aún a los
mitos más desfavorables sobre la energía nuclear.
A continuación se compara a la energía nuclear con otras fuentes de generación de electricidad
en lo que a seguridad y efectos ambientales se refiere.
5.1
Riesgo de accidentes severos.
Ninguna tecnología de producción de energía es inmune a los accidentes. Por ejemplo, en 1963
el derrame de la presa Vajont en Italia cobró la vida de alrededor de 2,000 personas; en 1975 la
presa Banqiao en China falló catastróficamente matando a 86,000 personas por inundación y
otras 145,000 por subsecuentes epidemias y hambruna, además, millones de personas
quedaron sin hogar [WIKI, 2007]. Los accidentes en las minas de carbón son muy frecuentes y
típicamente mueren decenas de trabajadores en cada evento; anualmente en la minería del
carbón mueren varios cientos de personas. Una importante cuota de daños se debe también a
las explosiones e incendios que ocurren en instalaciones de petróleo y gas, así como por fugas y
derrames en las redes de tuberías que los transportan.
En comparación, los accidentes en centrales nucleoeléctricas han sido pocos y se han comentado
previamente en este documento; las consecuencias de estos últimos han sido menores que los
ocurridos con algunas otras fuentes de energía.
La Tabla 5 muestra los accidentes severos potenciales que podrían ocurrir en las diferentes
fuentes de energía; al ver su descripción puede percibirse que algunos de estos accidentes no
son poco frecuentes. Dado el número mínimo de eventos que han ocurrido en plantas nucleares,
para evaluar el riesgo potencial de éstas se ha recurrido a las técnicas de Análisis Probabilístico
de Seguridad (APS). A continuación se describe la fuente del riesgo de las plantas nucleares y
como se ha utilizado el APS para determinar y minimizar el riesgo potencial que representan.
El reactor de una central nuclear genera materiales radiactivos durante su operación a potencia.
La mayoría de éstos son productos de fisión, los cuales se producen dentro del combustible del
reactor. El combustible es dióxido de uranio, un material cerámico que se funde
aproximadamente a 5000 °F (2760 °C). El propio combustible es capaz de retener los productos
radiactivos de fisión a menos que se le caliente hasta fundirlo; en este rango de temperatura,
prácticamente todas los gases radiactivos se liberarán del combustible. También, algunas de las
formas más volátiles de los productos sólidos de fisión podrían liberarse como aerosoles finos. Si
estos productos de fisión se liberan a la atmósfera, se diseminarían por diversos mecanismos
que dependen de las condiciones climatológicas (vientos dominantes, condiciones de inversión,
etc.).
Los requerimientos actuales obligan a las plantas nucleares a tener sistemas que contengan los
materiales radiactivos que pudieran liberarse accidentalmente del combustible; el principal
sistema para lograr esto es el edificio de contención (contenedor), una estructura hermética que
rodea al reactor. Además, las plantas nucleares cuentan con sistemas para remover aerosoles de
la atmósfera del contenedor. En muchos tipos de reactor estos sistemas consisten en rociadores
de agua que crean el equivalente de una fuerte lluvia dentro del contenedor; otros diseños
realizan esta función pasando cualquier gas liberado a través de una alberca de agua. El
principal objetivo de la filosofía de seguridad de los reactores es prevenir la liberación accidental
Especialidad: Ingeniería Nuclear
18
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
de materiales radiactivos; por este motivo, las plantas nucleares se diseñan de forma tal que la
posibilidad de sobrecalentar accidentalmente el combustible sea muy baja. Como respaldo, se le
adicionan sistemas que evitan la liberación de materiales radiactivos al medio ambiente aún
cuando éstos se liberen del combustible. No obstante, y a pesar de estos esfuerzos, siempre es
posible postular formas en que estos sistemas pudieran fallar y no evitar la liberación accidental
de materiales radiactivos; este es precisamente el trabajo del APS, identificar cómo esto podría
ocurrir, determinar su probabilidad de ocurrencia y finalmente determinar los efectos en la salud
e impactos económicos de las liberaciones radiactivas sobre el público. Un beneficio fundamental
de los estudios de APS es identificar áreas potenciales de mejora de las centrales.
Tabla 5. Accidentes potenciales para diferentes fuentes de energía
Fuente de Energía
Carbón
Petróleo/Gas
Nuclear
Hidro
Geotermia
Solar
Descripción del accidente
Explosiones, incendios y colapsamiento de techos en minas
subterráneas; colapsamiento de paredes en minas a cielo
abierto; accidentes de canastas/vehículos.
Accidentes en plataformas marinas, incendios y/o explosiones
por fugas o fallas en plantas de proceso; descontrol de pozos;
accidentes en el transporte que ocasionan incendios y/o
explosiones; pérdida de confinamiento que resulta en incendios
y/o explosiones.
Pérdida de enfriamiento y fundición del núcleo del reactor con
falla de la contención; accidentes durante el transporte de
desechos radiactivos de alto nivel.
Ruptura o derrame de presas.
Descontrol de pozos con liberación de gases tóxicos.
Liberación de fluidos tóxicos de trabajo.
Todos los estudios de APS comienzan (nivel 1) por investigar las causas (y su probabilidad) por
las que el combustible podría calentarse hasta su punto de fundición. Estas causas podrían ser
externas (sismo, inundación, etc.) o bien internas. El análisis de nivel 1 requiere que los
analistas investiguen la relación lógica entre las fallas de los componentes de la planta y las
acciones humanas con la falla de la función de los sistemas de seguridad. El resultado del APS
nivel 1 es una estimación de la probabilidad de fundir el núcleo accidentalmente. Los resultados
del APS nivel 1 de la gran cantidad de centrales analizadas hasta ahora, indican que la
probabilidad de fundir el núcleo está aproximadamente entre 1 en 10,000 y 1 en 100,000 por
reactor por año.
En la segunda etapa del APS (nivel 2), se determina el tipo y cantidad de materiales radiactivos
que podrían liberarse en los diferentes escenarios de accidente que funden el combustible y que
se consideran importantes. Las fracciones de los diferentes elementos radiactivos liberados se
conocen como “término fuente” del accidente.
La etapa final del APS (nivel 3) consiste en determinar los efectos a la salud del público y el
impacto económico. Para este propósito se han desarrollado modelos computarizados muy
sofisticados. Estos modelos requieren como entrada los términos fuente, la densidad de
población alrededor del sitio donde se ubica la planta nuclear y datos climatológicos del área. Los
Especialidad: Ingeniería Nuclear
19
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
modelos calculan miles de casos para generar curvas que dan la magnitud de ciertos riesgos
versus sus probabilidades.
En octubre de 1975 la Nuclear Regulatory Commission de los EUA (NRC) publicó un estudio,
realizado con técnicas de APS, de los riesgos de accidentes postulados durante la operación de
reactores del tipo de los que existen en EUA (Light Water Reactors, LWR). Este estudio, el cual
se conoce como el Reactor Safety Study (RSS o bien WASH-1400 o bien estudio Rasmussen),
fue el primero que cuantificó los riesgos a la salud y económicos asociados con los accidentes
potenciales de las plantas nucleares. Desde entonces, la inmensa mayoría de las centrales que
operan en el mundo han realizado su APS específico; estos estudios utilizan la misma
metodología genérica que el RSS, pero usan datos que cada vez reflejan más la experiencia
ganada y aplican modelos y herramientas computacionales cada día más avanzados.
Uno de los estudios de APS más detallados que se han realizado fue auspiciado por la NRC; en
este estudio, que se conoce comúnmente como el NUREG-1150 [USNRC, 1990], se analizaron
cinco diferentes centrales usando la tecnología más avanzada e información disponible de la
experiencia. Es interesante hacer notar que este estudio incluye a los dos reactores analizados
en el RSS.
La Figura 8 compara el riesgo de muerte calculado por el WASH-1400 por la operación de 100
reactores nucleares (los que existían en EUA en la época en que se realizó ese estudio) con el
riesgo de algunos fenómenos naturales y otros generados por el hombre. Note que las curvas de
esta figura indican la frecuencia, en eventos por año, de eventos que causan X o más muertes.
Por ejemplo, si usamos la curva de riesgo de las 100 centrales nucleares, podríamos decir que
se esperan 1x10-6 eventos por año cuya consecuencia sean 1,000 o más muertes. Como puede
verse la energía nuclear representa, por mucho, menos riesgo que otras actividades generadas
por el hombre y que la mayoría de los fenómenos naturales. Si pensamos en términos de que las
actividades de alto riesgo tienen una tasa de mortalidad similar a la causada por las
enfermedades, y que las actividades de bajo riesgo tienen una tasa de mortalidad comparable a
la de los fenómenos naturales, resulta obvio que el riesgo de las centrales nucleares es
aceptable y muy bajo.
En la Figura 9 se presenta el riesgo individual de muerte inmediata y el de morir posteriormente
(largo plazo) de cáncer para cada una de las cinco centrales nucleares incluidas en el estudio
NUREG-1150. Como puede observarse, en ninguno de los casos el riesgo excede la meta de
seguridad propuesta por la NRC.
El OIEA en la referencia [IAEA, 1992] presenta las probabilidades de muerte inmediata, por GWaño de producción de electricidad, debido a accidentes en centrales nucleares (curvas
Rasmussen y DRS), hidroeléctricas y la cadena de producción de combustibles fósiles; la Figura
10 muestra estas probabilidades; en ella se observa que los accidentes severos con un cierto
número de muertes son 10,000 veces más probables en las minas de carbón que los que
ocurrirían en centrales nucleares produciendo la misma cantidad de energía. El lector interesado
podría realizar este mismo ejercicio de comparar las plantas nucleares contra la
hidroelectricidad, petróleo, etc. En todos los casos la energía nuclear resulta menos riesgosa.
Una forma más simple de entender el porqué del bajo riesgo de las centrales nucleares es la
siguiente aproximación. Para que ocurra un accidente nuclear severo tendrían que combinarse
varios factores que afectan la magnitud de las consecuencias, todos ellos en su peor caso. Así, el
núcleo tendría que fundirse (~1/10,000 por reactor-año), después fallar el contenedor en un
lugar que permita que buena parte del término fuente se libere (~1/100), el viento debería estar
soplando hacia un área con densidad de población relativamente alta (~1/10), deberán
prevalecer condiciones climáticas de inversión (~1/10) y finalmente los esfuerzos de protección
civil deberán fallar (~1/10). Si multiplicamos las probabilidades aproximadas que se han puesto
para cada evento entre paréntesis, el resultado es que la frecuencia de un accidente nuclear con
consecuencias graves es del orden de 1x10-9 por reactor-año.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
20
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Frecuencia (Eventos por año ≥ X)
Frecuencia (Eventos por año ≥ X)
Muertes, X
Muertes, X
Figura 8. Comparación del riesgo de las centrales nucleares con el de eventos
naturales y el de otras industrias generadas por el hombre [USNRC, 1975].
En general podemos afirmar que el riesgo de accidentes severos es pequeño o bien despreciable
para algunos tipos de energía renovable en los que es difícil pensar en este tipo de accidentes.
Sin embargo, la hidroelectricidad y los combustibles fósiles tienen probabilidades de accidentes
severos relativamente altas (al compararse con las centrales nucleares, cuyo riesgo es muy
bajo).
5.2
Desechos generados y efectos ambientales.
Todas las cadenas de producción de energía generan desechos y en algunos casos, éstos son
muy tóxicos. En las centrales nucleares la principal preocupación son los desechos radiactivos
(que incluyen al combustible gastado); no obstante, las cantidades que se producen de estos
desechos radiactivos son relativamente pequeñas, lo cual hace posible su manejo mediante
estrategias de confinamiento. En contraste, la gran cantidad de desechos que se generan por
quemar combustibles fósiles (GI, gases tóxicos, partículas, metales pesados, etc.) hacen que la
estrategia de dispersión (diluir y posteriormente liberar) sea el enfoque más económico. A
continuación se hace une breve análisis de los desechos que generan las principales fuentes de
generación de electricidad y sus efectos ambientales [RHODES, 2000], [IAEA, 1997].
Carbón:
Entre las fuentes de generación eléctrica, el carbón es el que más daña al medio ambiente (el
petróleo, la fuente de energía dominante hoy en día, sostiene al transporte, lo cual lo pone en
una categoría aparte). Estudios del Harvard School of Public Health indican que los
contaminantes que provienen de la combustión del carbón causan, tan solo en EUA, alrededor de
15,000 muertes prematuras cada año. Usado para generar casi un cuarto de la energía mundial,
el carbón al quemarse libera cantidades muy grandes de desechos tóxicos como para ser
confinados de manera segura. Estos desechos se envían directamente al aire (donde se
dispersan), o bien se solidifican y almacenan. Incluso, en algunas partes estos desechos se
Especialidad: Ingeniería Nuclear
21
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
mezclan con materiales para la construcción [RHODES, 2000]. Algunas emisiones de la
combustión del carbón (tales como cadmio, plomo o mercurio), se dispersan o bien se disponen
en instalaciones cerca de la superficie permaneciendo tóxicas indefinidamente [IAEA, 1997].
Figura 9. Comparación del riesgo individual de muerte inmediata y retardada para las
cinco centrales nucleares analizadas en el estudio NUREG-1150 [USNRC, 1990]
Además de emitir productos químicos nocivos en forma de gases o partículas tóxicas (óxidos de
azufre y de nitrógeno, arsénico, mercurio, cadmio, selenio, plomo, boro, cromo, cobre, flúor,
molibdeno, níquel, vanadio, zinc, dióxido y monóxido de carbono, y GI), las centrales eléctricas
que utilizan carbón son también una fuente de liberaciones radiactivas al medio ambiente. Al
quemar carbón se liberan Uranio y Torio, elementos poco radiactivos presentes en la corteza
terrestre. También, el gas radiactivo Radón, que se produce al decaer el Uranio presente en la
corteza terrestre y normalmente confinado bajo tierra, se libera en la minería del carbón. Así,
una central carboeléctrica de 1,000 MWe libera alrededor de 100 veces más radiactividad al
medio ambiente que una central nuclear equivalente. Las liberaciones mundiales de Uranio y
Torio por el quemado de carbón ascienden a 37,300 toneladas métricas anualmente; de éstas
unas 7,300 toneladas se generan en EUA. El desecho radiactivo que se genera por quemar
carbón normalmente no se toma en cuenta al evaluar la limpieza de esta fuente de energía
[RHODES, 2000].
Las centrales nucleares invierten en sistemas para restringir las potenciales liberaciones de
material radiactivo, cosa que no sucede con las centrales de carbón; si las emisiones radiactivas
de las centrales carboeléctricas fueran estrictamente controladas (como en las centrales
nucleares) y se regulara más estrictamente sus emisiones contaminantes, la electricidad
proveniente del carbón difícilmente sería más barata que la nuclear.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
22
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Figura 10. Probabilidad de x muertes inmediatas por GW.a de producción de
electricidad debido a accidentes severos para diferentes industrias [IAEA, 1992].
Energías Renovables:
Las energías renovables (hidroeléctrica, solar, eólica, geotérmica y biomasa) tienen también
consecuencias ambientales, muchas veces no reconocidas o bien poco comunicadas.
Obviamente, estas consecuencias son modestas comparadas con las de los combustibles fósiles.
La mayoría de las fuentes renovables colectan energía muy diluida y requieren grandes
extensiones de terreno y equipos colectores masivos para concentrarla.
Las celdas fotovoltaicas que se utilizan como colectores solares son semiconductores, cuya
manufactura genera desechos metálicos tóxicos y solventes que requieren de tecnología especial
para su disposición final. Un sistema global de energía solar sin el respaldo de plantas fósiles o
nucleares sería potencialmente vulnerable a eventos que hagan caer los niveles de radiación
solar (ej. erupciones volcánicas con grandes emanaciones de ceniza).
Las centrales eólicas requieren mucho concreto y acero para su construcción y tienen bajo factor
de capacidad debido a la intermitencia del viento. Desde el punto de vista estético, la energía
eólica produce un impacto visual inevitable, ya que por sus características precisa de sitios que
normalmente resultan ser los que más evidencian la presencia de los aerogeneradores (cerros,
colinas, costas). En este sentido, la implantación de la energía eólica a gran escala, puede
producir una alteración del paisaje, que deberá ser evaluada en función de la situación previa
existente en cada localidad. También, al seleccionar el sitio de un parque eólico, es importante
considerar si en las inmediaciones habitan aves, esto debido al riesgo de mortandad por impacto
con las aspas.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
23
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
La hidroelectricidad requiere construir presas que sumergen grandes extensiones de terreno,
desplazan a poblaciones rurales, cambian el curso y la ecología de los ríos y representan, como
ya se ha comentado, cierto riesgo con respecto a la posibilidad de falla catastrófica (ruptura del
dique o derrame). Adicionalmente, la generación hidroeléctrica emite también GI a la atmósfera;
la vegetación sumergida bajo las aguas se descompone de forma anaeróbica, lo cual libera
metano, un gas de invernadero veinte veces más efectivo que el dióxido de carbono [RHODES,
2000].
La geotermia, la cual explota el calor interno de la tierra que emerge en ciertas regiones del
planeta, está inherentemente limitada y algunas veces coincide con sitios escénicos (ej. parques
nacionales, reservas ecológicas, etc.) que obviamente es importante conservar.
En cuanto al uso futuro de las energías renovables, organizaciones como el DOE/Energy
Information Administration predicen que tendrán una participación en el consumo mundial de
energía primaria no mayor al 9% en el 2030 [EIA, 2006].
Gas Natural:
El gas natural tiene muchas virtudes como combustible si se compara con el carbón o el
petróleo; su contribución a la energía total mundial seguramente crecerá en la primera mitad del
siglo XXI. Desafortunadamente, las reservas mundiales son limitadas y no equitativamente
distribuidas; es caro como fuente de energía comparado con el carbón y el uranio; además
contamina el aire. Una planta de 1,000 MWe de gas natural libera 5.5 toneladas de óxidos de
azufre por día, 21 toneladas de óxidos de nitrógeno, 1.6 toneladas de monóxido de carbono y
0.9 toneladas de partículas [RHODES, 2000]. También, el gas natural presenta riesgo de
incendio y explosión.
Energía nuclear:
Una de las grandes ventajas de la energía nuclear es su capacidad de proporcionar enormes
cantidades de energía a partir de un pequeño volumen de combustible. La fisión nuclear es
varios millones de veces más energética que la combustión. Una tonelada de combustible
nuclear produce energía equivalente a 2 ó 3 millones de toneladas de combustibles fósiles.
Quemar un kilogramo de madera puede generar 1 kilowatt-hora de electricidad; 1 kg de carbón,
3 kWh; 1kg de petróleo, 4kWh [IAEA, 1997]. Un kilogramo de uranio natural en un reactor
moderno del tipo Ligth Water Reactor genera 60,000kWh de electricidad [INSC, 2000]. Estas
espectaculares diferencias en volumen ayudan también a entender la gran diferencia de los
impactos ambientales de la energía nuclear comparada con los combustibles fósiles. Operar una
central eléctrica de 1,000 MWe durante un año, dependiendo del combustible que usemos,
requeriría 2,000 carros de tren de carbón, o 10 barcos supertanques de petróleo, pero
únicamente 12 metros cúbicos de uranio natural [IAEA, 1997], [RHODES, 2000]. Por otro lado,
las plantas fósiles (aún aquellas con sistemas de control de emisiones), generan miles de
toneladas de gases tóxicos, partículas y ceniza que contiene metales pesados más desechos
sólidos peligrosos. Una planta de 1,000 MWe de carbón sin tecnología para reducir emisiones
produce en promedio anualmente 44,000 toneladas de óxidos de azufre y 22,000 toneladas de
óxidos de nitrógeno que se dispersan en la atmósfera. Además, se generan 320,000 toneladas
de ceniza, la cual contiene 400 toneladas de metales pesados (arsénico, cadmio, cobalto, plomo,
mercurio, níquel y vanadio). Estas cantidades ignoran otras partes de la cadena de producción
de energía tales como la minería y el transporte [IAEA, 1997]. Obviamente, las cantidades
exactas de emisiones dependen de la calidad y contenido de azufre del carbón.
Las centrales fósiles que utilizan métodos modernos para abatir emisiones pueden reducir las
liberaciones de gases nocivos por un factor de diez; desafortunadamente, cantidades
importantes de desechos sólidos pueden generarse en el proceso de abatimiento. Dependiendo
del contenido de azufre, las cantidades de desechos sólidos que se generan durante el
procedimiento de reducción de azufre para una planta de 1,000 MWe son anualmente 500,000
Especialidad: Ingeniería Nuclear
24
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
toneladas para el carbón, más de 300,000 toneladas para el petróleo y unas 200,000 toneladas
para el gas natural (proceso de endulzamiento) [IAEA, 1997].
En contraste una central nuclear de 1,000 MWe no emite gases tóxicos u otros contaminantes y
emite menos radiactividad per capita que la que se recibe por viajar en avión, de un detector de
humo casero o de la televisión. Produce alrededor de 30 toneladas de desechos de alto nivel
(combustible gastado) y 800 toneladas de desechos de nivel bajo e intermedio. Mediante
compactación se pueden obtener importantes reducciones en el volumen de los desechos de
bajo nivel; en EUA, estos desechos se han reducido en un factor de 10 en los últimos años a
aproximadamente 30 metros cúbicos anuales de desecho compactado por planta (un total
aproximado de 3,000 metros cúbicos de desechos para todas las plantas operando). En
comparación, la industria en EUA genera anualmente más de 50,000,000 de metros cúbicos de
desechos tóxicos sólidos [IAEA, 1997].
La mayor parte de los desechos de una planta nuclear tienen niveles de radiación bajos o
intermedios. Mucho de este desecho es fácil de manejar y, por su baja intensidad, requiere de
blindajes muy sencillos para su correcto manejo y transporte. Puede almacenarse a poca
profundidad y los niveles de radiación decaen en un factor de 100 (a niveles encontrados en la
naturaleza) en aproximadamente 200 años [IAEA, 2000]. Los desechos de bajo nivel podrían
incluso ser menos radiactivos que la ceniza del carbón, la cual muchas veces se utiliza para
hacer concreto y yeso, que se incorporan como materiales para construcción [RHODES, 2000],
[IAEA, 1997].
Los desechos radiactivos de alto nivel consisten de los desechos líquidos resultantes del
reprocesamiento de combustible gastado para recuperar plutonio y uranio, o únicamente el
combustible gastado si éste no es reprocesado. Los desechos de alto nivel son intensamente
radiactivos, pero gracias a su pequeño volumen, y a que no se liberan al medio ambiente,
pueden ser meticulosamente secuestrados dentro de barreras múltiples. Algunos países, el más
notable Francia, utilizan un ciclo de combustible cerrado (incluye reprocesamiento) en el cual el
plutonio se separa del combustible gastado y una mezcla de plutonio y óxidos de uranio son
nuevamente usados como combustible. Este reprocesamiento quita del combustible gastado la
mayoría de los elementos tóxicos de larga vida como el plutonio. El volumen de desechos
líquidos de alto nivel que resultan de reprocesar las 30 toneladas anuales de combustible
gastado en una planta de 1,000 MWe, y que contienen el 99% de la radiactividad, es alrededor
de 10 metros cúbicos; este desecho decae a niveles radiactivos menores a los del mineral de
uranio natural en menos de mil años. En contraste, el combustible gastado sin reprocesar (ciclo
abierto) tendrá que ser almacenado y permanecer bajo custodia por más de diez mil años [IAEA,
1997]. Obviamente el reprocesamiento cambia las bases del debate sobre la disposición de
desechos.
La comunidad científica y tecnológica está generalmente de acuerdo en que los desechos de alto
nivel y el combustible gastado pueden ser almacenados de manera segura en formaciones
geológicas estables, el problema es que, en la mayoría de los países, la selección de los sitios de
almacenamiento es mayormente un asunto político y ningún país ha implantado todavía un
sistema para depósito permanente del combustible gastado y otros desechos radiactivos
producidos por las centrales nucleares. En algunos países hay ciertos avances: Bélgica, Canadá,
EUA, Finlandia, Francia, Japón, Suecia y Suiza están realizando estudios avanzados de
almacenamiento de desechos. Actualmente el único sitio de almacenamiento de desechos de alto
nivel operando abrió en 1999 y es una planta piloto de aislamiento de desechos en Nuevo
México, EUA.
El método más viable para disposición de desechos de alto nivel es el geológico, en el cual los
desechos son almacenados en cámaras a cientos de metros bajo tierra. El objetivo es prevenir la
fuga de material radiactivo durante varios milenios mediante una combinación de barreras
tecnológicas (ej. contenedores de alta resistencia) y geológicas (la estructura natural de la roca
en que se excava el depósito y las características hidrológicas favorables del lugar). Décadas de
estudios avalan la opción de disposición geológica como una forma extremadamente segura de
almacenar a muy largo plazo los desechos de alto nivel. Los científicos tienen un considerable
entendimiento de los procesos y eventos que podrían transportar a los radionúclidos del depósito
Especialidad: Ingeniería Nuclear
25
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
a la biosfera. No obstante lo dicho, el proceso de aprobación de los sitios sigue afrontando
dificultades.
En conclusión, técnicamente se cuenta con una solución segura para el almacenamiento a largo
plazo de los desechos radiactivos; incluso, algunos sitios de almacenamiento se encuentran en
etapas avanzadas de implantación; tal es el caso de Yucca Mountain, en EUA que se espera
entre en operación para el año 2015 [DEUTCH, 2006]. Otro de los primeros países en construir
un sitio permanente de almacenamiento para los desechos de alto nivel será Finlandia. En
Olkiluoto, donde se localizan dos reactores nucleares, se ha iniciado la excavación en una
instalación de investigación subterránea llamada Onkalo. Este proyecto involucrará el análisis de
la estructura de la roca y de los acuíferos; también probará la tecnología de almacenamiento en
condiciones subterráneas profundas. Si todo marcha de acuerdo a lo planeado y se obtienen las
licencias necesarias del gobierno, los primeros contenedores podrían ser almacenados en el 2020
[DEUTCH, 2006].
5.3
Proliferación.
Los reactores nucleares generan plutonio fisionable que podría ser usado para el desarrollo de
armas nucleares, por lo que la nucleoelectricidad ha originado ciertas preocupaciones acerca de
la proliferación de armamento. En este sentido, en los últimos 35 años el sistema de
salvaguardias del OIEA, que opera bajo el Tratado de No Proliferación Nuclear (NPT por sus
siglas en inglés), ha sido exitoso internacionalmente al evitar el desvío del uranio de aplicación
civil para usos militares. El sistema ha involucrado cooperación en materia de desarrollo de la
energía nuclear a la vez que asegura que el uranio, plutonio y plantas nucleares de aplicación
civil son utilizados únicamente para propósitos pacíficos y que no contribuyen de ninguna forma
a programas de proliferación de armas nucleares. En 1995 el NPT fue extendido
indefinidamente.
Es interesante hacer notar que la nucleoelectricidad no es el motivador de la proliferación de
armamento y en este contexto el propio OIEA ha establecido que, “el riesgo de proliferación no
es cero, ni lo será aún cuando la nucleoelectricidad dejara de existir. Es un régimen de no
proliferación continuamente reforzado lo que seguirá siendo la piedra angular de los esfuerzos
para prevenir la proliferación de armamento nuclear” [RHODES, 2000]. Obviamente, si el uso
de la energía nuclear se incrementa, como parece será el caso, tendrán que explorarse nuevos
esquemas que refuercen los objetivos de no proliferación establecidos en el NPT. Por ejemplo,
podría analizarse la posibilidad de tener un sistema internacional para reciclar y administrar el
combustible gastado; el sistema combinaría almacenamiento (con posibilidad de recuperación)
internacionalmente monitoreado con el uso de todo el plutonio separado para fabricar
combustibles MOX para reactores nucleares comerciales; este enfoque reduciría también las
cantidades de desechos y reduciría el tiempo requerido de disposición final.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
26
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
6.
CONSECUENCIAS DEL CALENTAMIENTO GLOBAL.
Como ya se ha comentado, la actividad humana ha incrementado los GI en la atmósfera.
Conforme las concentraciones de estos gases se elevan, también aumenta la temperatura de la
superficie del planeta, provocando su calentamiento global. Los efectos de este calentamiento
son muy diversos y aún no se conocen totalmente, pero ciertamente éstos ya incluyen:
calentamiento de los océanos, desaparición de glaciares, aumento del nivel del océano,
adelgazamiento del hielo marino, deshielo del permafrost, mayor número de incendios
devastadores, que los lagos se sequen, colapso de grandes plataformas de hielo, sequías
prolongadas, inundaciones, que se sequen los arroyos de montaña, erosión de las costas,
aumento repentino de las temperaturas en latitudes altas, afectación a la flora y fauna, etc.
Obviamente, estos efectos representan riesgos mayores para ciertos sectores del planeta.
El IPCC en su cuarto informe [IPCC, 2007] reporta algunas consecuencias del cambio climático y
establece que el calentamiento global es un hecho inequívoco, lo que resulta evidente al
observar los incrementos en las temperaturas globales promedio de los océanos y el aire; del
derretimiento extendido de hielo y nieve; y del aumento global promedio del nivel del océano.
También, el reporte del IPCC indica que a escala continental, regional y de cuencas oceánicas, se
han observado numerosos cambios de largo plazo en el clima. Estos incluyen cambios en las
temperaturas árticas y del hielo, en las cantidades de precipitación, en la salinidad del océano,
en los patrones de viento y en aspectos de clima extremo que incluyen sequías, lluvias
torrenciales, ondas de calor e intensidad de ciclones tropicales. La Tabla 6 resume algunas de las
consecuencias más importantes del cambio climático e incluye algunas señales de advertencia
que ya están ocurriendo en nuestro planeta. Es importante darse cuenta que algunas de estas
consecuencias han incrementado el riesgo para personas, flora, fauna, etc. A continuación se
presentan algunos ejemplos.
Las olas de calor se han intensificado; por citar algunas, el año 2006 (15 de julio al 27 de
agosto) Norteamérica sufrió una ola de calor que se extendió por la mayor parte de EUA y
Canadá con un saldo de, al menos, 225 muertes. En agosto del 2003, Europa resintió una ola de
calor muy severa que dejó como saldo al menos 35,000 muertes. En 1995 el área de Chicago
sufrió una ola de calor que dejó alrededor de 600 muertes. En EUA las olas de calor fueron
responsables (en promedio entre 1995 y 2004) de más muertes que cualquier otro fenómeno
natural severo [NOAA, 2007]. Las predicciones del IPCC (ver tabla 7) indican que es muy
probable que la frecuencia de las olas de calor, del calor extremo, y eventos de fuerte
precipitación se incremente durante el presente siglo [IPCC, 2007].
Con respecto a las tormentas tropicales (ciclones, huracanes, etc.), el IPCC establece que existe
evidencia de un incremento en la intensidad ciclónica tropical en el Atlántico Norte
aproximadamente desde 1970, la cual se correlaciona con el incremento en la temperatura
superficial de los mares tropicales, esto último ocasionado por el calentamiento global. Un
estudio publicado en el 2005 examina la duración y velocidades máximas de los vientos de cada
ciclón tropical que se formó en los últimos 30 años, encontrando que su poder destructivo se ha
incrementado en un 70% tanto en el Océano Atlántico como en el Pacífico [KERRY, 2005]. Otro
estudio, también del 2005 [WEBSTER, 2005], revela que el porcentaje de huracanes clasificados
como categorías 4 y 5 se ha incrementado en el mismo período. Estas tendencias incrementan,
para una gran cantidad de población, el riesgo de fatalidades y daño a la propiedad. De acuerdo
a cifras del National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) en promedio entre 1995 y
2006, el costo anual de los daños por huracán ha sido $12,867.4 millones de dólares;
simplemente en el 2005 (año de Katrina) el NOAA reporta 1016 muertes y daños por $95,139.6
millones de dólares por huracanes. Basado en los modelos, el IPCC proyecta que es muy
Especialidad: Ingeniería Nuclear
27
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
probable que los futuros ciclones tropicales sean más intensos con picos de velocidad de viento
muy grandes y fuertes lluvias asociadas [IPCC, 2007].
Los glaciares y nieves de montaña se han reducido en ambos hemisferios. Un ejemplo palpable
de esto es lo que ha ocurrido en el Glacier National Park en Montana EUA; en 1910 este lugar
contaba con más de 150 glaciares; hoy quedan menos de 30 y el área de los que aún quedan se
ha disminuido en dos tercios. Se pronostica que en 30 años podría ya no quedar ninguno.
Parte de la plataforma de hielo Larsen B (localizado en la península antártica) se rompió a
principios del año 2002. Los científicos han atribuido este hecho al fuerte calentamiento que ha
sufrido la región (2.5 °C desde finales de los años 1940s). Desde 1974 la extensión de la
cubierta de hielo en la Península Antártica se reducido en 13,500 kilómetros cuadrados. Si bien
el hielo flotante no cambia el nivel del océano al derretirse, este colapso podría presagiar el
rompimiento de otras plataformas de hielo en la antártida (por ejemplo las plataformas Ross y
Larsen C) y permitir el aumento en la descarga glacial al mar desde capas de hielo en el
continente, lo cual podría causar un importante aumento en el nivel del océano. Por ahora las
plataformas más peligrosas en este sentido parecen estar estables.
Los impactos del calentamiento global sobre los ecosistemas son muchos y variados. Una de las
observaciones más recientemente difundidas se refiere al oso polar, el cual depende del hielo
marino como plataforma para cazar focas (sus presas principales). Conforme más hielo se
derrite, obtener alimento se vuelve una tarea más difícil para estos enormes mamíferos. Como
muchas otras especies, los osos polares se están moviendo hacia el norte conforme la
temperatura se incrementa. No es claro si estas especies lograrán sobrevivir al calentamiento
global, pero muchos científicos dicen que el calentamiento ocasionará la extinción de muchas
especies (incluyendo a los osos polares) en los próximos 50 años.
Con respecto al nivel de los océanos, el IPCC establece que en el siglo pasado el incremento
observado es de 0.17 (0.12 a 0.22) metros [IPCC, 2007]. Los diferentes escenarios SRES
indican un potencial incremento para fines del presente siglo que va desde 10 centímetros hasta
casi un metro. Dependiendo del caso, diferentes regiones del mundo se verían amenazadas por
este aumento. Por ejemplo, un incremento de 10 centímetros afectaría a muchas islas con
tierras bajas en los mares del sur; si el incremento fuera de 50 centímetros 75% de las tierras
de Louisiana sufrirían graves daños; si el incremento fuera un metro desalojaría, en Bangladesh,
a 70 millones de personas y Florida sufriría también grandes impactos. Obviamente estos son
sólo ejemplos de cada uno de los casos. La más reciente proyección del IPCC es que el nivel del
océano podría incrementarse entre 0.18 y 0.59 metros para fines de siglo con respecto al nivel
de fines del siglo pasado [IPCC, 2007]; sin embargo se establece que los deshielos de grandes
masas de hielo (ej. Groelandia) podrían hacer que el nivel se incremente mucho más.
La Tabla 7 resume las observaciones y proyecciones más recientes del IPCC; en este contexto,
es claro que la ocurrencia de eventos climáticos extremos será más frecuente, poniendo en
riesgo a gran cantidad de personas, fauna, flora y medio ambiente. Si nos referimos a las
personas, ¿quiénes serán los más vulnerables a estos efectos? Esto depende mayormente de su
localización, el estatus económico, la cantidad de población y de su acceso a la tecnología.
Sociedades económicamente desarrolladas (Norteamérica, Europa, Japón, etc.) podrían usar
tecnología para reducir los impactos; por ejemplo, podrían desarrollar nuevas variedades de
cultivos agrícolas, limitar el desarrollo en las costas, construir diques de contención de agua, etc.
En contraste, sociedades económicamente menos desarrolladas, como las de África, Asia, y
Sudamérica dependen más directamente del clima y podrían ser fuertemente afectadas por
cambios climáticos mayores o bien súbitos. Lugares como las costas de Bangladesh e islas poco
arriba del nivel del mar podrían ser inundadas por tormentas o el aumento del nivel del océano.
En África las sequías podrían resultar más prolongadas (como ya está ocurriendo). Los países en
desarrollo tienen mucho menos recursos para adaptarse a los cambios. Ellos podrían no ser
capaces de pagar proyectos tales como diques, acueductos, etc. Los campesinos podrían tener
dificultades para adoptar nuevas prácticas agrícolas. Inclusive podrían surgir tensiones sociales
que conducirían a intranquilidad política y a migraciones a gran escala.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
28
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Tabla 6. Ejemplos de consecuencias del calentamiento global y señales de advertencia
Consecuencia
Temperaturas
más cálidas
Señales de Advertencia
- En muchos lugares se ha observado cambio en las temperaturas extremas en los últimos 50 años. Heladas y días y noches fríos son
ahora menos frecuentes, en tanto que las ondas de calor y los días y noches calurosas son más frecuentes [WNA1, 2007], [IPCC, 2007].
- Once de los últimos doce años (1995-2006) están entre los 12 años más calurosos en el registro instrumental de la temperatura global
superficial (desde 1850) [WNA1, 2007], [IPCC, 2007].
- Las temperaturas promedio en el Ártico se incrementaron a casi el doble de la tasa global promedio en los últimos 100 años [WNA1,
2007], [IPCC, 2007].
- Las temperaturas de la parte superior de la cubierta de permafrost se han incrementado desde 1980 en el Ártico (hasta en 30C). El
área máxima cubierta por suelo congelado de temporada se ha reducido desde 1990 en aproximadamente 7% en el Hemisferio Norte,
con una reducción en la primavera de hasta 15% [IPCC, 2007].
Sequías e
incendios más
devastadores
- Sequías más largas e intensas se han observado en grandes áreas desde 1970, particularmente en los trópicos y subtrópicos [WNA1,
2007], [IPCC, 2007].
- Entre 1900 y 2005 se ha observado menos precipitación (clima más seco) en Sahel, el Mediterráneo, el sur de África y partes del sur
de Asia [IPCC, 2007].
-En 1998 las condiciones secas produjeron en Florida los peores fuegos arrasadores en 50 años.
-En el 2002, los estados occidentales de EUA tuvieron su peor temporada de incendios arrasadores de los últimos 50 años; casi 3
millones de hectáreas se quemaron en Colorado, Arizona y Oregon, que tuvieron sus peores temporadas.
-El período de abril a junio de 1998 fue el trimestre más seco en 104 años en los estados de Florida, Texas y Louisiana.
-De abril a julio de 1999 fue el período (de cuatro meses) más seco registrado en 105 años en Nueva Jersey, Delaware, Maryland y
Rhode Island.
Lluvias y
tormentas más
intensas
Incremento en la
intensidad de los
ciclones
-La frecuencia de eventos de fuerte precipitación se ha incrementado en la mayoría de las áreas; esto es consistente con el
calentamiento y los incrementos observados de vapor de agua en la atmósfera [IPCC, 2007].
- Se han observado incrementos significativos en las precipitaciones en las partes orientales de Norte y Sudamérica, el norte de Europa
y en el norte y centro de Asia. Menos precipitación (clima más seco) se ha observado en Sahel, el Mediterráneo, el sur de África y partes
del sur de Asia [IPCC, 2007].
-Existe evidencia por observación de un incremento en la intensidad ciclónica tropical en el Atlántico Norte aproximadamente desde
1970, la cual se correlaciona con el incremento en la temperatura superficial de los mares tropicales. También existen indicaciones de
incremento en la actividad ciclónica tropical en algunas otras regiones [IPCC, 2007].
continúa........
Especialidad: Ingeniería Nuclear
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Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Tabla 6. Ejemplos de consecuencias del calentamiento global y señales de advertencia
Consecuencia
Señales de Advertencia
....continúa de página anterior
-El año 2006 (15 de julio al 27 de agosto) Norteamérica sufrió una ola de calor que se extendió por la mayor parte de EUA y Canadá con
Olas de calor
un saldo de al menos 225 muertes.
mortales y
propagación de
- En agosto del 2003, Europa resintió una ola de calor muy severa que dejó como saldo al menos 35,000 muertes.
enfermedades
-En 1995 el área de Chicago sufrió una ola de calor que dejo alrededor de 600 muertes.
-Mosquitos portadores de enfermedades se están propagando a medida que los cambios en el clima les permiten sobrevivir en áreas
que antes les eran inhóspitas. Los mosquitos que pueden portar virus de fiebre del dengue antes estaban limitados a alturas de 1,000
metros, pero recientemente han aparecido a 2,200 metros en las Montañas Andinas de Colombia. Se ha detectado malaria en áreas más
altas de Indonesia.
Derretimiento de
glaciares, deshielo
temprano
-Los glaciares y nieves de montaña se han reducido en ambos hemisferios. Decrementos muy extendidos en glaciares y cascos de hielo
han contribuido al incremento en el nivel del océano (los cascos de hielo no incluyen las contribuciones de Groelandia y las cubiertas de
hielo de la Antártida) [WNA1, 2007], [IPCC, 2007].
-Nuevos datos indican que las pérdidas de las cubiertas de hielo de Groelandia y la Antártida han muy probablemente contribuido al
incremento del nivel del océano en el período de 1993 al 2003 [WNA1, 2007], [IPCC, 2007].
- Datos de satélite desde 1978 indican que la extensión promedio anual de la cubierta de hielo marino en el Ártico se ha contraído en un
2.7% por década, con más grandes decrementos en el verano (7.4% por década) [IPCC, 2007].
-Al ritmo de repliegue actual, todos los glaciares del Parque Nacional Glacier habrán desaparecido para el año de 2070.
-Entre enero y marzo del 2002, después de existir por milenios, se desintegró la sección septentrional de la plataforma de hielo Larsen B
en la Antártida, una sección más grande que el estado de Rhode Island, desintegrándose a una velocidad que asombró a los científicos.
Desde 1995 el área de la plataforma de hielo se ha disminuido un 40%.
Aumenta el nivel
del océano
-Observaciones desde 1961 muestran que la temperatura promedio global del océano se ha incrementado hasta profundidades de al
menos 3,000 metros y que el océano ha estado absorbiendo más del 80% del calor que se le ha adicionado al sistema climático. Tal
calentamiento causa que el agua se expanda, contribuyendo al incremento en el nivel del océano [WNA1, 2007], [IPCC, 2007].
-El nivel promedio global del océano se ha incrementado a una tasa promedio de 1.8 (1.3 a 2.3) mm por año en el período 1961 al
2003. La tasa de incremento fue más rápida del año 1993 al 2003 (3.1 mm por año) [WNA1, 2007], [IPCC, 2007].
Cambia el
ecosistema y
mueren especies
-Por lo menos 279 especies de plantas y animales ya están respondiendo al calentamiento global. Las zonas geográficas de distribución
de las especies se han movido hacia los polos a un ritmo promedio de 6.5 Km (4 millas) por década y sus brotes se han adelantado en
promedio 2 días por cada década.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
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Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
Tabla 7. Tendencias recientes, valoración de la influencia humana sobre la tendencia y
proyecciones de eventos climáticos extremos para los cuales hay una tendencia
observada a finales del Siglo XX [IPCC, 2007].
Fenómeno y
tendencia
Probabilidad de
que la tendencia
haya ocurrido a
finales del Siglo XX
(típicamente
después de 1960)
Probabilidad de
contribución
humana a la
tendencia
observada
Probabilidad de
futuras tendencias
basado en
proyecciones para
el Siglo XXI
usando los
escenarios SRES
Más calor y menor
número de días y
noches frías
Muy probable
Probable
Virtualmente cierto
Más calor y mayor
frecuencia de días
y noches más
cálidos
Muy probable
Probable(noches)
Virtualmente cierto
Períodos de calor /
Ondas de calor
Más frecuentes
Probable
Más probable que no
Muy probable
Eventos de fuerte
precipitación.
Frecuencia (o
proporción de la
precipitación total
originada por
fuertes
precipitaciones) se
incrementa
Probable
Más probable que no
Muy probable
Se incrementa el
área afectada por
sequías
Probable en muchas
regiones desde los
años 1970s
Más probable que no
Probable
Se incrementa la
intensidad de la
actividad de los
ciclones tropicales
Probable en muchas
regiones desde los
años 1970s
Más probable que no
Probable
Probable
Más probable que no
Probable
Mayor incidencia
de niveles altos
del océano
(excluye
Tsunamis)
Tomada de la Referencia [IPCC, 2007] Tabla SPM-2.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
31
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
7.
CONCLUSIONES.
El calentamiento global es un hecho inequívoco y resulta evidente al observar el incremento en
la temperatura global del aire y océanos, el aumento del nivel global de mar y los grandes
derretimientos de nieve y hielo. Existe muchísima evidencia de que este calentamiento ha sido
seguramente ocasionado por la actividad humana, principalmente a partir de 1750. El
incremento global en las concentraciones de los principales gases de invernadero se debe
mayormente al uso de los combustibles fósiles. Los fuertes efectos y consecuencias del
calentamiento global ya se recienten y algunos de ellos representan grandes riesgos para ciertos
sectores de la población y medio ambiente.
El incremento de la población y el crecimiento económico de los países en desarrollo aumentarán
sustancialmente la demanda de energía durante el presente siglo. Para el año 2030, las
proyecciones indican un incremento entre el 50 y 70 por ciento en el consumo mundial de
energía, siendo los combustibles fósiles la fuente de energía dominante. Aunque crecerá en
capacidad instalada, la participación de la energía nuclear se mantendrá en aproximadamente el
6% de la mezcla energética hasta el año 2030. En los escenarios energéticos, la capacidad
nuclear de generación crecerá de 368 GW en 2005 a 416-438 GW en el 2030. Las emisiones
proyectadas de CO2 para el 2030 son del orden de 40 Billones (millardos) de toneladas por año,
lo cual es congruente entre las proyecciones del IEA/WEO 2006, el EIA/IEO 2006 y un escenario
IPCC/SRES digamos “promedio” (ni el más alto ni el más bajo). Obviamente, bajo los esquemas
actuales de uso de energía las emisiones de gases de invernadero se acelerarán.
A la luz de los hechos y expectativas, resulta claro que es más urgente que nunca reducir la
dependencia de los combustibles fósiles, incrementar la diversidad de los combustibles y mitigar
las emisiones que desestabilizan el clima. En este contexto la energía nuclear tiene grandes
posibilidades de contribuir. Factores como su gran potencial energético, sus ventajas
ambientales, su excelente record de seguridad, su cada día mejor desempeño operativo y su
costo competitivo, hacen de la energía nuclear una opción energética que puede ayudar no sólo
a cubrir las importantes necesidades futuras de energía, sino también a estabilizar las emisiones
de gases de invernadero y de otros contaminantes a la atmósfera. Obviamente, esto se traduce
no sólo en reducir los riesgos asociados al calentamiento global, sino también otros daños a la
salud (ej. los ocasionados por los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre que se liberan al
quemar combustibles fósiles).
Aunque la capacidad instalada de generación eléctrica con energía nuclear se incrementará
durante el presente siglo, es la opinión del autor de este trabajo que esta opción está siendo
subutilizada. La mejor oportunidad que tenemos de lograr un desarrollo sustentable,
satisfaciendo las necesidades de las presentes generaciones sin comprometer la posibilidad de
que las futuras generaciones también lo hagan, es no dejando fuera ninguna opción energética;
permitamos que todas las opciones compitan en una base más equitativa, que mejoren sus
tecnologías, y contribuyan al bienestar con base en su potencial energético, seguridad de
suministro, beneficios ambientales, niveles de seguridad y obviamente costo. En este contexto,
la energía nuclear seguramente destacaría.
Un comentario final, utilizar más intensivamente la energía nuclear no es el único paso que
debemos dar para estabilizar y reducir las emisiones de gases de invernadero. En general, se
deben implantar políticas que permitan que la producción y uso de la energía sean más
eficientes. Dos ejemplos: primero, en el sector transporte el uso de automóviles y camiones más
Especialidad: Ingeniería Nuclear
32
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
eficientes evitaría importantes cantidades de emisiones; segundo, el uso más eficiente de la
electricidad en los electrodomésticos, alumbrado, motores industriales, aire acondicionado, etc.
también contribuiría en forma importante al mencionado objetivo.
Especialidad: Ingeniería Nuclear
33
Energía Nuclear y Calentamiento Global: Una perspectiva Basada en Riesgos
8.
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